一种汽车电机端盖的冒口设计方法及其铸造模具

技术领域

本申请涉及重力铸造技术领域，尤其涉及一种重力铸造汽车电机端盖的冒口设计方法及其铸造模具。

背景技术

重力铸造是指金属熔液在地球重力作用下注入铸型的工艺，也称重力浇铸。重力浇铸包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造、消失模铸造等，其中砂芯浇铸的整个工序过程都比较复杂、导致其加工效率低，此外现有技术中由于铸件中部较厚，一般都需要对其中部采用加暗冒口的方式，但是按照传统的铸造工艺设计理论设计出来的冒口，其没有充分补缩铸件的热节部位，因此易出现因补缩不够会在铸件内部产生缩孔、缩松；或者会出现冒口部位因操作不便，使得其上涂料时总是不完整的，影响铸件的整体外观。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本申请的一个目的在于提供一种用于对汽车电机端盖的冒口设计方法，其能够快速的对冒口的参数进行计算，便于为后续设计模具提供尺寸参照，整个设计过程简单高效、设计方式巧妙。

为了克服现有技术中的不足，本申请的另一个目的在于提供一种汽车电机端盖的铸造模具，其通过冒口能够有效地对铸件进行补缩，使得生产出来的铸件无缩孔缩松等缺陷，提高生产过程中铸件的合格率。

为达到以上目的，本申请采用的技术方案为：一种汽车电机端盖的冒口设计方法，包含以下步骤：

S1，应用仿真软件分析找出铸件的热节，所述热节位于所述铸件的中部；

S2，将所述热节等效为圆柱体结构，并确定所述热节的尺寸：半径为R

S3，计算所述热节的体积V

S4，引入M

S5，计算所述冒口的体积V

S6，将所述冒口设计为圆柱体结构，确定所述冒口的半径为R

进一步地，a≥2，0.8≤b＜1。

进一步地，a=2，b=0.85。

进一步地，所述步骤S5中所述冒口为圆台结构，并确定其拔模角度为c，圆台结构的所述冒口的下端半径为R

进一步地，拔模角度c的范围为：1°≤c≤5°。

进一步地，c=3°。

一种汽车电机端盖的铸造模具，包括上模、下模以及浇注口，所述上模盖合于所述下模，所述上模和所述下模之间开设有用于成型汽车电机端盖的型腔，所述浇注口连通所述型腔，所述上模上设有通孔，所述通孔内安装有镶套，所述镶套可拆卸地安装于所述上模，所述镶套的内壁与所述通孔的内壁之间形成冒口，所述冒口连通所述型腔，所述型腔用于成型铸件，所述铸件上设有热节，所述冒口对准所述热节。

进一步地，所述镶套的数量为两个，两个所述镶套对称地设置于所述冒口的外表面。

进一步地，所述镶套上设有多个螺纹孔，所述镶套通过多个所述螺纹孔固定于所述上模。

进一步地，所述冒口为开放式冒口。

进一步地，所述下模设有冷点件，所述冷点件以及所述冒口分设于所述热节的上下两侧，所述冷点件面向所述热节，所述冷点件设有用于冷却热节的冷却通道。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：（1）提供一种便捷的电机端盖的冒口设计方法，能够快速地确定冒口的各项参数，为后续设计铸造模具提供数据参考，整个设计过程简单高效、设计思路简捷明了。

（2）通过上述设计方法设计出来的冒口，其能够有效地对铸件的热节部位进行补缩，能够避免铸件出现缩孔、缩松的问题，提高产品的合格率。

（3）铸造模具的上模设有镶套，镶套包裹于冒口的外表面且可拆卸地安装于上模，便于通过对镶套进行拆卸或安装，方便模具准备、上涂料。

附图说明

图1为本申请中汽车电机端盖铸造模具的爆炸示意图。

图2为本申请中汽车电机端盖铸造模具的俯视图。

图3为本申请图2沿A-A处的剖视图（此时冒口为圆柱体结构）。

图4为本申请图2沿A-A处的剖视图（此时冒口为圆台结构）。

图5为本申请中冒口与热节的分离示意图。

图6为本申请中圆柱体结构的冒口对准热节的剖视图。

图7为本申请中圆台结构的冒口对准热节的剖视图。

图中：1、汽车电机端盖铸造模具；10、上模；11、通孔；12、镶套；121、螺纹孔；13、冒口；20、下模；21、冷点件；22、冷却通道；30、型腔；31、铸件；32、热节。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、 “横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1-7所示的一种汽车电机端盖铸造模具1，包括上模10、下模20以及浇注口，上模10盖合于下模20，上模10和下模20之间开设有用于成型电机端盖的型腔30，浇注口连通型腔30，通过浇注口向型腔30内输送浇注液，得以在型腔30内形成电机端盖铸件31，上模10上设有通孔11，通孔11内安装有镶套12，镶套12可拆卸地安装于上模10，镶套12可拆卸地安装于上模10，镶套12快速地从上模10上拆除，便于通过镶套12安装处对型腔30内的铸件31进行上涂料。镶套12的内壁与通孔11的内壁之间形成冒口13，镶套12得以对冒口13内的浇注液进行保温，从而减少冒口13内浇注液的热损失，实现较长时间保持冒口13内浇注液为液体状态，实现有效补缩铸件31的作用。冒口13连通型腔30，冒口13得以在型腔30内铸件31成型时，对型腔30内进行补给浇注液，其补缩效果好，且铸件31产品无缩孔、缩松等问题，提高产品的出品率。采用冒口13补缩的方式相对于砂芯浇铸而言，整个工艺过程简单便捷、生产效率高，产品合格率高。

其中，如图3-5所示，镶套12的数量为两个，两个镶套12对称地设置于冒口13的外表面，两个镶套12得以包裹于冒口13的外表面，得以实现对冒口13内的浇注液进行保温作用，实现有效地补缩铸件31的作用，镶套12上设有多个螺纹孔121，镶套12通过多个螺纹孔121固定于上模10，螺纹连接的方式便于对镶套12进行安装和拆卸，从而不仅能够实现对冒口13内的浇注液进行有效地保温作用，同时也能快速地拆卸，方便人工对型腔30内的铸件31进行上涂料。

其中，如图3-7所示，冒口13可为圆柱体结构或圆台结构，其中，圆台结构能够有效地减少其表面热量的散失，实现有效地缩补铸件31的作用，从而提高其产品的出品率。冒口13的拔模角度为1~5°，在一些优选实施例中冒口13的拔模角度为3°，当冒口13的拔模角度为3°时，既能有效地降低冒口13内浇注液热量的散失，又能保证冒口13内储存的浇注液的量，还能在保证铸件脱模完整性的基础上，提高铸件的脱模效率。

其中，如图4和图5所示，型腔30用于成型铸件31，铸件31上设有热节32，热节32位于铸件31（即电机端盖）的中部，热节32呈圆柱体结构，冒口13对准热节32，当浇注液在型腔30内进行冷却凝固时，可通过冒口13对铸件31上的热节32部位进行补缩，从而使得铸件31的热节32部位在冷却凝固的时有足够的流动性浇注液来对其进行补缩，从而消除其易出现缩孔、缩松的缺陷，提高铸件31的出品率。

其中，如图3和图4所示，冒口13为开放式冒口13，开放式的冒口13便于在浇注时，当浇注液过多时，浇注液得以从冒口13溢出，此外，在对铸件31的热节32部位进行补缩时，可从冒口13上端对型腔30内进行补缩液体，补缩用的浇注液得以通过冒口13进入型腔30，对型腔30内的铸件31进行补缩操作，得以避免铸件31出现缩孔、缩松的缺陷，提高了铸件31产品的合格率，提升生产效率。

其中，如图4所示，下模20设有冷点件21，冷点件21以及冒口13分设于热节32的上下两侧，冒口13内的金属液得以对热节32部位进行补缩操作，冷点件21得以从下端对热节32部位进行冷却操作，使得热节32部位能够进行快速地冷却凝固，通过同时对热节32部位进行补缩以及冷却的目的，得以实现对冷点件21面向热节32，冷点件21设有用于冷却热节32的冷却通道22，冷却通道22内可通冷却水，由此冷点件21得以通过冷却通道22内的冷却水对热节32部位进行冷却，加快热节32部位的冷却凝固过程。

一种汽车电机端盖的冒口设计方法，包含以下步骤：

S1，应用仿真软件分析找出铸件的热节，热节位于铸件的中部；

S2，将热节等效为圆柱体结构，并确定热节的尺寸：半径为R

S3，计算热节的体积V

S4，引入M

S5，计算冒口的体积V

S6，将冒口设计为圆柱体结构，确定冒口的半径为R

其中， a≥2，0.8≤b＜1。

其中，a=2，b=0.85。

其中，步骤S5中，将冒口设计为圆台结构，并确定其拔模角度为c，圆台结构冒口的下端半径为R

其中，拔模角度c的范围为：1°≤C≤5°。

其中，c=3°。

S7，应用仿真软件设计处放装冒口的镶套的尺寸；

S8，应用仿真软件根据上模与设备的连接模脚高度尺寸设计为大于等于300mm原则设计出模脚的尺寸；

S9，模拟浇注铸件，观察并记录铸件表面缩孔的数量和大小，以验证铸件的性能。

其中步骤S7中采用UG-3D中模块切割、布尔运算的方法来设计出镶套的尺寸。

实施例1

一种汽车电机端盖的冒口设计方法，包含以下步骤：

（1）应用UG-3D软件截片分析找出热节，热节位于铸件的中部；

（2）将热节等效为圆柱体结构，并确定热节的尺寸：半径R

（3）计算热节的体积V

（4）引入M

（5）计算冒口的体积V

（6）将冒口设计为圆柱体结构，确定冒口的半径为R

实施例2

一种汽车电机端盖的冒口设计方法同实施例1，不同之处在于步骤（4）中热节的质量为M

实施例3

一种汽车电机端盖的冒口设计方法同实施例1，不同之处在于步骤（4）中热节的质量为M

实施例4

一种汽车电机端盖的冒口设计方法同实施例1，不同之处在于步骤（4）中热节的质量为M

实施例5

一种汽车电机端盖的冒口设计方法同实施例1，不同之处在于步骤（4）中热节的质量为M

实施例6

一种汽车电机端盖的冒口设计方法同实施例1，不同之处在于步骤（4）中热节的质量为M

实施例1~6浇注铸件的性能见表1所示，每组分别浇注100件，观察各个铸件表面的缩孔数量，并计算出每组的平均缩孔数量以及铸件的合格率。

铸件合格标准是铸件表面缩孔数量小于等于1个即为合格铸件，铸件合格率为合格铸件数量/铸件总数量。

表1实施例1~6浇注铸件的性能

由表1数据可知：（1）当a值越大时，生产出来的铸件的缩孔数量越少，铸件的合格率越高；（2）当a＞2时，铸件基本无缩孔，合格率高，但是此时冒口高度过高，会浪费浇注材料；（3）当a＜2时，生产出来铸件缩孔数量较多，铸件合格率低；（4）当a=2时，使得冒口既能对铸件进行有效地补缩，使得铸件基本无缩孔，同时其冒口高度也适中，不会出现因冒口高度过高而导致浪费补缩原料的情况发生，因此实施例1的冒口设计的尺寸为本申请中冒口设计的最佳尺寸。

实施例7

一种汽车电机端盖的冒口设计方法同实施例1，不同之处在于步骤（5）中R

实施例8

一种汽车电机端盖的冒口设计方法同实施例1，不同之处在于步骤（5）中R

实施例9

一种汽车电机端盖的冒口设计方法同实施例1，不同之处在于步骤（5）中R

实施例1、7~9浇注铸件的性能见表2所示，每组分别浇注100件，观察各个铸件表面的缩孔数量，并计算出每组的平均缩孔数量以及铸件的合格率。

铸件合格标准是铸件表面缩孔数量小于等于1个即为合格铸件，铸件合格率为合格铸件数量/铸件总数量。

表2实施例1、7~9浇注铸件的性能

由表2数据可知：（1）根据铸造经验可知，当R

实施例10

一种汽车电机端盖的冒口设计方法，包含以下步骤：

（1）应用UG-3D软件截片分析找出热节，热节位于铸件的中部；

（2）将热节等效为圆柱体结构，并确定热节的尺寸：半径R

（3）计算热节的体积V

（4）引入M

（5）将冒口设计为圆台结构，并确定其拔模角度为3°，圆台结构冒口的下端半径为R

根据铸造经验可知，当拔模角度过小，如拔模角度为1°时，不利于铸件脱模，开模力也会增加；当拔模角度过大，如拔模角度为5°时，铸件脱模时间变短，但是铸件脱模效果不佳，易对铸件表面造成损坏，当拔模角度为3°时，铸件脱模时间较短、脱模效果佳。

以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。